(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内に収容した水素化金属を含有する水素発生剤に、水を含む反応液を供給して水素を発生させる水素発生手段と、その水素を供給して発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池とを備える発電装置において、
前記水素発生手段は、前記水素発生剤に混合して粒状のアンモニア除去剤を配置するか、又は反応容器の壁面にアンモニア除去剤を層状に配置してそのアンモニア除去剤に接するように若しくは多孔体を介して前記水素発生剤を配置してあり、前記アンモニア除去剤が、固体酸、活性炭、ゼオライト、及びモレキュラーシーブからなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記水素発生手段は、水素を排出する開口を一壁面に有する前記反応容器を備え、前記開口を覆うように前記アンモニア除去剤を前記一壁面に層状に配置すると共に、そのアンモニア除去剤の近傍に前記水素発生剤を配置してある請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記アンモニア除去剤が、アンモニアを主として化学吸着する吸着剤である請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
水素化金属を含有する水素発生剤に水を含む反応液を供給して水素を発生させ、発生した水素を固体高分子電解質型の燃料電池に供給して発電を行う発電方法において、前記燃料電池に供給する水素中のアンモニアを、前記水素発生剤に混合した粒状のアンモニア除去剤で除去するアンモニア除去工程を含むことを特徴とする発電方法。
【請求項５】
水素化金属を含有する水素発生剤に水を含む反応液を供給して水素を発生させ、発生した水素を固体高分子電解質型の燃料電池に供給して発電を行う発電方法において、前記燃料電池に供給する水素中のアンモニアを、アンモニア除去剤で除去するアンモニア除去工程を含み、前記アンモニア除去剤が、固体酸、活性炭、ゼオライト、及びモレキュラーシーブからなる群から選ばれる１種以上であり、水素を発生させる反応容器の壁面に前記アンモニア除去剤を層状に配置して、そのアンモニア除去剤に接するように若しくは多孔体を介して前記水素発生剤を配置してあることを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質型の燃料電池に水素を供給して発電を行う発電装置、及び発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を用いた発電装置としては、貯蔵した水素又は水素発生装置で発生させた水素を燃料電池に供給して、発電させる発電装置などが知られている。水素発生装置で水素を発生させる場合、水等の反応液を供給することで水素ガスを発生させる水素発生剤が一般に用いられる。
【０００３】
このような水素発生剤としては、鉄、アルミニウム等の金属を主成分とするものや、水素化マグネシウム等の水素化金属を主成分とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、下記の特許文献２に記載された水素発生装置では、マグネシウム粒子に触媒金属粒子を添加した後に、水素化処理を施したマグネシウム合金粉末を、水素発生剤として用いている。この水素発生装置では、水素発生剤を水と反応させて水素を発生させ、化学的な処理を行わずに燃料電池に供給している。
【０００５】
しかしながら、本発明者らの研究によると、水素化マグネシウムと水の反応により発生させた水素を、そのまま固体高分子電解質型の燃料電池に供給して発電を行う場合、燃料電池（発電セル）の出力特性が経時的に劣化することが判明した。
【０００６】
一方、固体高分子電解質型の燃料電池を携帯機器に使用する試みがなされており、発電装置全体を小型化することのニーズが高まっている。このため、燃料電池に水素の供給を行う水素発生手段等にも、スペース効率の向上が求められている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３１３００１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、燃料電池の出力特性が経時的に劣化しにくく、しかもスペース効率が良好な発電装置、及び発電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、燃料電池の出力特性の劣化原因について鋭意研究したところ、劣化の原因が反応時に水素化金属から生成するアンモニアであり、これを除去することで燃料電池の出力特性の劣化を防止できること、並びに水素発生剤に粒状のアンモニア除去剤を混合配置すること等により、少ないアンモニア除去剤で効率良くアンモニア除去が可能なことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の発電装置は、反応容器内に収容した水素化金属を含有する水素発生剤に、反応液を供給して水素を発生させる水素発生手段と、その水素を供給して発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池とを備える発電装置において、前記水素発生手段は、前記水素発生剤に混合して粒状のアンモニア除去剤を配置するか、又は反応容器内部における前記水素発生剤の近傍にアンモニア除去剤を配置してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明の発電装置によると、発生した水素ガスに接触するようにアンモニア除去剤を配置してあるため、燃料電池の出力特性の経時的な劣化を効果的に防止できる。つまり、図２に示すように、水素化金属と水の反応により発生させた水素を、そのまま固体高分子電解質型の燃料電池に供給して発電を行う場合、燃料電池の出力特性が経時的に劣化し易いが、不純物ガスの分析、モデル実験などにより原因物質を検討したところ、例えばマグネシウムを用いて水素発生剤を製造する際に、空気中の窒素と反応して窒素化合物（窒化マグネシウム等）が生成し、これが水との反応により水素発生とともに微量アンモニア（アンモニウムイオンとしても検出された）を生成して、燃料電池を劣化させていることが明らかになった（図２参照）。
【００１２】
その際、水素発生剤に混合して粒状のアンモニア除去剤を配置するか、又は反応容器内部における前記水素発生剤の近傍にアンモニア除去剤を配置してあるため、発生直後のアンモニアを効率良く除去することができ、より少ない量のアンモニア除去剤でアンモニアを十分除去することができ、省スペース化によってスペース効率が良好な発電装置とすることができる。
【００１３】
上記において、前記水素発生手段は、水素を排出する開口を一壁面に有する前記反応容器を備え、前記開口を覆うように前記アンモニア除去剤を前記一壁面に層状に配置すると共に、そのアンモニア除去剤の近傍に前記水素発生剤を配置してあることが好ましい。このような構造にすることで、発生した水素ガスが反応容器の開口から排出されるまでの間に、アンモニア除去剤とより確実に接触することができ、しかも層状（例えば厚み２ｍｍ以下）であるため、更なる省スペース化を図ることができる。
【００１４】
また、前記アンモニア除去剤が、アンモニアを主として化学吸着する吸着剤であることが好ましい。この構成によると、水素発生反応が発熱反応である場合、反応容器内部におけるアンモニア除去剤が加熱されることになり、アンモニアを化学吸着する際の吸着速度をより高めて、効率良く除去することができる。
【００１５】
一方、本発明の発電方法は、水素化金属を含有する水素発生剤に反応液を供給して水素を発生させ、発生した水素を燃料電池に供給して発電を行う発電方法において、前記燃料電池に供給する水素中のアンモニアを、前記水素発生剤に混合した粒状のアンモニア除去剤で除去するアンモニア除去工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の発電方法によると、アンモニア除去工程を含むため、上述したように、燃料電池の劣化の原因物質が除去されるので、燃料電池の出力特性が経時的に劣化しにくい発電方法を提供することができる。その際、水素発生剤に混合した粒状のアンモニア除去剤で除去するため、発生直後のアンモニアを効率良く除去することができ、より少ない量のアンモニア除去剤でアンモニアを十分除去することができ、省スペース化によってスペース効率が良好な発電装置とすることができる。
【００１７】
また、本発明の別の発電方法は、水素化金属を含有する水素発生剤に反応液を供給して水素を発生させ、発生した水素を燃料電池に供給して発電を行う発電方法において、前記燃料電池に供給する水素中のアンモニアを、前記水素発生剤の近傍に配置したアンモニア除去剤で除去するアンモニア除去工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
この発電方法によると、アンモニア除去工程を含むため、上述したように、燃料電池の劣化の原因物質が除去されるので、燃料電池の出力特性が経時的に劣化しにくい発電方法を提供することができる。その際、水素発生剤の近傍に配置したアンモニア除去剤で除去するため、発生直後のアンモニアを効率良く除去することができ、より少ない量のアンモニア除去剤でアンモニアを十分除去することができ、省スペース化によってスペース効率が良好な発電装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の発電装置の一例を示す概略構成図である。
【００２０】
本発明の発電装置は、図１に示すように、反応容器１２内に収容した水素化金属を含有する水素発生剤１１に、反応液１４を供給して水素を発生させる水素発生手段１０と、水素を供給して発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池ＦＣとを備えるものである。水素発生手段１０で発生した水素は、例えば水素供給経路２１を介して燃料電池ＦＣに供給される。
【００２１】
本発明の発電装置は、このような発電装置において、水素発生手段１０は、水素発生剤１１に混合して粒状のアンモニア除去剤２０を配置するか、又は反応容器１２内部における水素発生剤１１の近傍にアンモニア除去剤２０を配置してあることを特徴とする。
【００２２】
図１に示す実施形態では、水素発生剤１１に混合して粒状のアンモニア除去剤２０が配置されている。また、図６（ａ）又は（ｂ）に示す実施形態では、反応容器１２内部における水素発生剤１１の近傍にアンモニア除去剤２０を配置してあり、特に水素発生手段１０が、水素を排出する開口１２ａを一壁面に有する反応容器１２を備え、開口１２ａを覆うようにアンモニア除去剤２０を前記一壁面に層状に配置すると共に、そのアンモニア除去剤２０の近傍に水素発生剤１１を配置してある例を示している。
【００２３】
水素発生手段１０は、例えば、図１に示すように、水等の反応液１４との反応により水素ガスを発生する水素発生剤１１を収容する反応容器１２と、反応液１４の供給部１３とを備える。また、燃料電池ＦＣへの水素ガスの供給量を調節する供給側調節機構を備えていてもよい。
【００２４】
反応液１４の供給部１３には、貯液部１５を有していてもよく、反応容器１２に直接、水などの反応液１４を供給できる構造にしてもよい。貯液部１５を設ける場合、注水口を設けて、水の消費量に応じて、水を追加供給できるようにしてもよい。貯液部１５には、繊維集合体や多孔質体を配置して、毛管現象によって所定の部分に水が保持されるようにしてもよい。反応液１４の供給部１３には、貯液部１５の反応液１４を輸送する圧送手段を有していてもよい。また、反応液１４を輸送するために反応液１４を加圧する手段や、反応液１４の供給量を調節するためのバルブ機構を設けてもよい。
【００２５】
水素発生手段１０は、水分（水又は水蒸気）との反応で水素ガスを発生させる水素発生剤１１などを反応容器１２内に備え、これにより燃料電池ＦＣに水素ガスを供給することができる。水素発生剤１１の反応が加熱を要する場合、加熱手段が設けられる。
【００２６】
水素発生剤１１としては、水素化金属の粒子を含有する水素発生剤であり、必要に応じて、触媒成分、アルミニウム等の金属、アルカリ性無機化合物、凝集抑制粒子を更に含有することができる。水素化金属としては、水素化マグネシウム、水素化カルシウム、水素化リチウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムなどが挙げられる。
【００２７】
水素化マグネシウム等の水素化金属は、水との反応によって水素ガスを発生させるが、水素化マグネシウムの場合、次のような反応が生じると考えられる。  
ＭｇＨ２＋２Ｈ２Ｏ  →  Ｍｇ（ＯＨ）２＋２Ｈ２    （１）
また、水素化カルシウムの場合、次のような反応が生じると考えられる。  
ＣａＨ２＋２Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ（ＯＨ）２＋２Ｈ２    （２）
特に式（２）の反応は発熱反応であり、昇温した状態で反応を進めることができる。
【００２８】
水素化金属は、その粒子に、圧縮力及び／又は剪断力を生じさせる方法などにより、反応性を向上させることができる場合がある。具体的には、ボールミル、ローラミル、高速回転ミル、媒体撹拌ミル、気流式粉砕機、圧密剪断ミル等の粉砕装置を用いる方法、各種のプレス装置を用いる方法などが挙げられる。なかでも、粉砕装置を用いる方法が好ましく、特にボールミルを用いる方法が好ましい。
【００２９】
水素化金属の粒子の含有量は、全水素発生剤中に、８０重量％以上であることが好ましく、９０重量％以上であることがより好ましく、９５重量％以上であることが更に好ましい。
【００３０】
必要に応じて含有される金属としては、アルミニウム粒子、鉄粒子、マグネシウム粒子など、水と反応して水素を発生させる金属が好ましい。なかでも、アルミニウム粒子が好ましい。また、ニッケル、バナジウム、マンガン、チタン、銅、銀、亜鉛、ジルコニウム、コバルト、クロム、カルシウム、これらの合金等の金属触媒を添加することも可能である。
【００３１】
アルミニウム等の金属を併用する場合、反応性を高める上で、微粒子状のものが好ましく、平均粒子径が１００μｍ以下のものが好ましく、平均粒子径１〜５０μｍがより好ましく、平均粒子径１〜１０μｍがより好ましい。平均粒子径が１μｍ未満であると、製造が困難となり、また２次凝集し、シンターリングによって、昇温時に表面積の低下が著しくみられ、水素発生が低下する傾向がある。
【００３２】
アルカリ性無機化合物を含有する場合、アルカリ性無機化合物としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩などが挙げられる。アルカリ性無機化合物としては、酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、ほう砂、炭酸ナトリウム、及び炭酸カルシウムからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましく、特に酸化カルシウムが好ましい。
【００３３】
凝集抑制粒子を含有する場合、凝集抑制粒子としては、水素発生反応に不活性な微粒子などを用いることができるが、凝集抑制粒子が、カーボンブラック、シリカ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、及び酸化チタンからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。なかでも、凝集抑制効果を高める上で、特にカーボンブラックが好ましい。
【００３４】
本発明における水素発生剤１１は、粉末状の混合物でもよいが、加圧プレスにより圧密化させて、ペレットやタブレットなどの圧密化物としてもよい。このような圧密化を行うことにより、単位体積当たりの水素発生量を増加させることができる。
【００３５】
反応液１４としては、水の他、水との反応を促進させるために、酸性分を溶解した水溶液、アルカリ分を溶解した水溶液などが使用できる。本発明では、保存性、コストなどの観点から、好ましくは水が使用できる。
【００３６】
このような水素発生手段１０によって、水素組成が略１００％（水分は除く）の水素ガスを発生させることができるが、この水素ガス中には、不純物である微量アンモニアが含まれる場合がある。このアンモニアは、例えばマグネシウムを用いて水素発生剤を製造する場合に、空気中の窒素と反応して窒素化合物（窒化マグネシウム等）が生成し、これが水との反応により、アンモニアを生成させると考えられる。その際の次の反応が生じると考えられる。
【００３７】
Ｍｇ３Ｎ２  ＋  ３Ｈ２Ｏ    →    ３Ｍｇ（ＯＨ）２  ＋    ２ＮＨ３
従って、本発明は、このようなアンモニアが水素ガス中に含まれている場合に有効になり、即ち水素発生剤１１に使用される水素化マグネシウムが窒化マグネシウム等の窒素化合物を含有する場合に、特に有効となる。
【００３８】
水素発生手段１０と燃料電池ＦＣとは、水素供給経路２１で連結されており、発生した水素ガス（Ｈ２）が燃料電池ＦＣの単位セルのアノード側空間に供給される。水素供給経路２１は、パイプ等で配管されていてもよいが、仕切りの一部が開口する構造により、水素供給経路２１が構成されていてもよい。
【００３９】
アンモニア除去剤２０としては、各種のものが当業者に良く知られており、粒状、シート状、繊維状のものなどを使用することができる。例えば水素中のアンモニアを吸着除去する吸着剤（吸着・分解や反応吸着などの化学吸着を含む）、アンモニアを分解（加熱分解・触媒反応分解等）により除去する分解手段、などが挙げられる。中でも、アンモニアを物理吸着又は化学吸着により除去する吸着剤であることが好ましく、特に、アンモニアを主として化学吸着する吸着剤であることがより好ましい。
【００４０】
物理吸着又は化学吸着によりアンモニアを除去する吸着剤としては、固体酸、活性炭（固体酸に相当するものを除く）、ゼオライト（固体酸に相当するものを除く）、及びモレキュラーシーブからなる群から選ばれる１種以上であることが更に好ましい。中でも、アンモニアの吸着除去能力やより高温で吸着可能な観点から、固体酸を用いることが好ましい。
【００４１】
固体酸としては、代表的なものとして、表１に示すものが挙げられる。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
固体酸としては、上記のように、固体酸自体が粒状であるものや、粒状体に固体酸や液体酸を担持させたもの、不織布等のシートに固体酸を担持させてものなどがあるが、活性炭や不織布等に金属塩を担持したものがコストや製造性などの観点からより好ましい。金属塩としては、硫酸塩、リン酸塩、塩化物塩、硝酸塩が挙げられ、塩を形成する金属としては、金属塩として酸性を示す金属が好適に使用できる。
【００４４】
固体酸とアンモニアの反応は、例えば、硫酸第１鉄を用いる場合、次の化学式（化１）のようになる。
【００４５】
【化１】
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【００４６】
活性炭（固体酸に相当するものも含む）としては、ＧＷ４８／１００、ＧＷ−Ｈ４８／１００、ＧＧ１０／２０、２ＧＧ、ＧＬＣ１０／３２、２ＧＳ、ＧＷ１０／３２、ＧＷ２０／４０、ＫＬＹ１０／３２、ＫＷ１０／３２、ＫＷ２０／４２（以上、クラレケミカル（株）製）、ＳＷＷＢ剤（アルカリ用）、ＷＢ剤、Ｓ剤（酸用）（以上、アニコジャパン（株）製）、４Ｔ−Ｂ、４Ｔ−Ｃ、４Ｇ−Ｈ、４ＳＡ、２ＧＳ、ＧＷ２０／４０４２（以上、クラレケミカル（株）製）などが挙げられ、好ましくは４Ｔ−Ｂ、ＳＷＷＢ剤（アルカリ用）、ＷＢ剤である。なお、繊維状活性炭を使用することも可能である。
【００４７】
ゼオライトとしては、ＢＸ、ＨＩＳＩＶ、Ｒ−３（以上、ユニオン昭和（株）製）などが挙げられ、好ましくはＢＸである。
【００４８】
モレキュラーシーブとしては、ゼオラムＡ−３、ゼオラムＡ−４（以上、東ソー（株）製）などが挙げられ、好ましくはゼオラムＡ−４である。
【００４９】
アンモニア除去剤２０の使用量は、水素中に含まれるアンモニアの濃度、処理する水素量、処理する時間等に応じて決定することができるが、本発明ではアンモニアの除去効果が高いため、水素化金属１００重量部に対して、５〜３０重量部でも十分な効果が得られる。
【００５０】
具体的には、活性炭又は固体酸系の活性炭を使用する場合、水素化金属１００重量部あたり、１〜１００重量部の活性炭を使用するのが好ましく、１０〜３０重量部の活性炭を使用するのがより好ましい。
【００５１】
また、ゼオライトを使用する場合、水素化金属１００重量部あたり、１〜１００重量部の活性炭を使用するのが好ましく、４０〜６０重量部の活性炭を使用するのがより好ましい。
【００５２】
モレキュラーシーブと使用する場合、水素化金属１００重量部あたり、１００重量部あたり、１〜１００重量部の活性炭を使用するのが好ましく、１０〜３０重量部の活性炭を使用するのがより好ましい。
【００５３】
図１に示す実施形態では、水素発生剤１１に混合して粒状のアンモニア除去剤２０が配置されている。混合する際、均一に混合してもよいが、水素ガスの下流側ほどアンモニア除去剤２０の濃度が高くなるようにしてもよい。混合するアンモニア除去剤としては、２種以上を併用することも可能である。例えば、物理吸着剤と化学吸着剤とを併用することができる。
【００５４】
この実施形態では、反応容器１２が壁面に、水素を排出する開口１２ａを備えており、開口１２ａを覆うように多孔体１７を壁面に沿って配置することで、発生した水素が開口１２ａから容易に排出可能なようにしている。多孔体１７としては、綿材、不織布、職布、多孔質膜などが挙げられる。
【００５５】
水素発生剤１１とアンモニア除去剤２０との混合物は、両側の多孔体１７に挟まれて反応容器１２内に配置されている。なお、図１では、上部に空間が示されているが、上側の多孔体１７によって反応液１４の供給路を形成することができるため、上部空間を無くすことも可能である。反応液１４の供給路を形成する多孔体１７としては、綿類、親水性ポリマーなどの親水性の材料が好ましい。
【００５６】
一方、図６（ａ）又は（ｂ）に示す実施形態では、反応容器１２内部における水素発生剤１１の近傍にアンモニア除去剤２０を配置してある。何れの実施形態でも、上記と同様に、上部空間を無くすことが可能である。
【００５７】
図６（ａ）の実施形態では、水素発生手段１０が、水素を排出する開口１２ａを一壁面に有する反応容器１２を備え、開口１２ａを覆うようにシート状のアンモニア除去剤２０を前記一壁面に配置すると共に、そのアンモニア除去剤２０の近傍に水素発生剤１１を配置してある。
【００５８】
また、図６（ｂ）の実施形態では、水素発生手段１０が、水素を排出する開口１２ａを一壁面に有する反応容器１２を備え、開口１２ａを覆うように粒状のアンモニア除去剤２０を前記一壁面に層状に配置すると共に、そのアンモニア除去剤２０の近傍に水素発生剤１１を配置してある。その際、粒状のアンモニア除去剤２０は、図１に示す実施形態と同様に、両側の多孔体１７に挟まれて反応容器１２内に配置されているのが好ましい。また、粒状のアンモニア除去剤２０に代えて、シート状のアンモニア除去剤２０を使用することも可能である。
【００５９】
固体高分子電解質型の燃料電池ＦＣとしては、図３〜図４に示すように、板状の固体高分子電解質１と、その固体高分子電解質１の一方側に配置されたカソード側電極板２と、他方側に配置されたアノード側電極板３と、前記カソード側電極板２に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、前記アノード側電極板３に水素ガスを供給する水素ガス流路部とで形成される単位セルの単数又は複数を備えることが好ましい。
【００６０】
本実施形態では、図３〜図４に示すように、アノード側金属板５にエッチングにより水素ガスの流路溝９が形成されて水素ガス流路部が構成され、カソード側金属板４に空気を自然供給するための開口部４ｃが形成されて酸素含有ガス供給部が構成されている単位セルを用いる例を示す。このように、金属板４，５によってガス供給部が構成されることにより、燃料電池の薄型化・軽量化を図ることができる。
【００６１】
固体高分子電解質１としては、従来の固体高分子膜型電池に用いられるものであれば何れでもよいが、化学的安定性及び導電性の点から、超強酸であるスルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなる陽イオン交換膜が好適に用いられる。このような陽イオン交換膜としては、ナフィオン（登録商標）が好適に用いられる。
【００６２】
その他、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなる多孔質膜に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を含浸させたものや、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜や不織布に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を担持させたものでもよい。
【００６３】
固体高分子電解質１の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、イオン伝導機能、強度、ハンドリング性などを考慮すると、１０〜３００μｍが使用可能であるが、２５〜５０μｍが好ましい。
【００６４】
電極板２，３は、ガス拡散層としての機能を発揮して、燃料ガスや酸化ガス及び水蒸気の供給・排出を行なうと同時に、集電の機能を発揮するものが使用できる。電極板２，３としては、同一又は異なるものが使用でき、その基材には電極触媒作用を有する触媒を担持させることが好ましい。触媒は、固体高分子電解質１と接する内面２ｂ，３ｂに少なくとも担持させるのが好ましい。
【００６５】
電極基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボン繊維不織布などの繊維質カーボン、導電性高分子繊維の集合体などの電導性多孔質材が使用できる。一般に、電極板２，３は、このような電導性多孔質材にフッ素樹脂等の撥水性物質を添加して作製されるものであって、触媒を担持させる場合、白金微粒子などの触媒とフッ素樹脂等の撥水性物質とを混合し、これに溶媒を混合して、ペースト状或いはインク状とした後、これを固体高分子電解質膜と対向すべき電極基材の片面に塗布して形成される。
【００６６】
一般に、電極板２，３や固体高分子電解質１は、燃料電池に供給される還元ガスと酸化ガスに応じた設計がなされる。本発明では、酸化ガスとして空気、純酸素等の酸素含有ガスが用いられると共に、還元ガス（燃料）として水素ガスが用いられる。本発明では、空気が自然供給される側のカソード側電極板２では、酸素と水素イオンの反応が生じて水が生成するため、かかる電極反応に応じた設計をするのが好ましい。
【００６７】
燃料電池２４に供給する水素ガスは、水素ガスの排出量を少なくして、安定かつ継続して効率良く発電を行う理由から、水素ガスの純度９５％以上が好ましく、純度９９％以上がより好ましく、純度９９．９％以上が更に好ましい。
【００６８】
触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト及びモリブデンから選ばれる少なくとも１種の金属か、又はその酸化物が使用でき、これらの触媒をカーボンブラック等に予め担持させたものも使用できる。
【００６９】
電極板２，３の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、電極反応、強度、ハンドリング性などを考慮すると、５０〜５００μｍが好ましい。
【００７０】
電極板２，３と固体高分子電解質１とは、予め接着、融着等を行って積層一体化しておいてもよいが、単に積層配置されているだけでもよい。このような積層体は、薄膜電極組立体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）として入手することもでき、これを使用してもよい。
【００７１】
本実施形態では、カソード側電極板２の表面にはカソード側金属板４が配置され、アノード側電極板３の表面にはアノード側金属板５が配置される。また、アノード側金属板５には水素ガスの注入口５ｃ及び排出口５ｄが設けられ、その間に流路溝９が設けられている。
【００７２】
本発明では、酸素含有ガス供給部には、カソード側から外部へ水分の拡散を抑制する拡散抑制機構が設けてあることが好ましい。本実施形態では、カソード側金属板４に、空気中の酸素を自然供給するための開口部４ｃが設けられており、これが拡散抑制機構として機能する拡散抑制板に相当し、その拡散抑制板を介して空気を自然供給できるように構成してある。
【００７３】
拡散抑制板であるカソード側金属板４には、カソード側電極板２の面積に対して開口率１０〜３０％で開口部４ｃを設けることが好ましい。このような開口率とする場合、この開口率の範囲内であれば、開口部４ｃの個数、形状、大きさ、形成位置などは何れでもよい。なお、上記の開口率の範囲内であれば、カソード側電極板２からの集電も十分行うことができる。カソード側金属板４の開口部４ｃは、例えば規則的又はランダムに複数の円孔やスリット等を設けることができる。
【００７４】
金属板４，５としては、電極反応に悪影響がないものであれば何れの金属も使用でき、例えばステンレス板、ニッケル、銅、銅合金などが挙げられる。但し、伸び、重量、弾性率、強度、耐腐食性、プレス加工性、エッチング加工性などの観点から、ステンレス板、ニッケルなどが好ましい。金属板４，５には、電極板２，３との接触抵抗を低減するために、金メッキなどの貴金属メッキを施すのが好ましい。
【００７５】
アノード側金属板５に設けられる流路溝９は、電極板３との接触により水素ガス等の流路が形成できるものであれば何れの平面形状や断面形状でもよい。但し、流路密度、積層時の積層密度、屈曲性などを考慮すると、金属板５の一辺に平行な縦溝９ａと垂直な横溝９ｂを主に形成するのが好ましい。本実施形態では、複数本（図示した例では３本）の縦溝９ａが横溝９ｂに直列接続されるようにして、流路密度と流路長のバランスを取っている。
【００７６】
なお、このような金属板５の流路溝９の一部（例えば横溝９ｂ）を電極板３の外面に形成してもよい。電極板３の外面に流路溝を形成する方法としては、加熱プレスや切削などの機械的な方法でもよいが、微細加工を好適に行う上で、レーザ照射によって溝加工を行うことが好ましい。レーザ照射を行う観点からも、電極板２，３の基材としては、繊維質カーボンの集合体が好ましい。
【００７７】
金属板５の流路溝９に連通する注入口５ｃ及び排出口５ｄは、それぞれ１個又は複数を形成することができる。なお、金属板４，５の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、強度、伸び、重量、弾性率、ハンドリング性などを考慮すると、０．１〜１ｍｍが好ましい。
【００７８】
金属板５に流路溝９を形成する方法としては、加工の精度や容易性から、プレス加工又はエッチングが好ましい。流路溝９は、幅０．１〜１０ｍｍ、深さ０．０５〜１ｍｍが好ましい。また、流路溝９の断面形状は、略四角形、略台形、略半円形、Ｖ字形などが好ましい。
【００７９】
金属板４への開口部４ｃの形成、金属板４，５の周辺部の薄肉化、金属板５への注入口５ｃ等の形成については、エッチングを利用するのが好ましい。
【００８０】
エッチングは、例えばドライフィルムレジストなどを用いて、金属表面に所定形状のエッチングレジストを形成した後、金属板４，５の種類に応じたエッチング液を用いて行うことが可能である。また、２種以上の金属の積層板を用いて、金属ごとに選択的にエッチングを行うことで、流路溝９の断面形状をより高精度に制御することができる。
【００８１】
図４に示す実施形態は、金属板４，５のカシメ部（外縁部）をエッチングにより厚みを薄くした例である。このように、カシメ部をエッチングして適切な厚さにすることで、カシメによる封止をより容易に行うことができる。この観点から、カシメ部の厚みとしては、０．０５〜０．３ｍｍが好ましい。
【００８２】
本発明では、カソード側電極板２に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、アノード側電極板３に水素ガスを供給する水素ガス流路部とが形成されていれば、流路部等の形成構造は何れでもよい。金属板４，５で流路部等を形成する場合には、金属板４，５の周縁は、電気的に絶縁した状態で曲げプレスにより封止することが好ましい。本実施形態では、カシメにより封止されている例を示す。
【００８３】
電気的な絶縁は、絶縁材料６や固体高分子電解質１の周縁部、又はその両者を介在させることで行うことができる。絶縁材料６を用いる場合、その厚みとしては、薄型化の観点から、０．１ｍｍ以下が好ましい。なお、絶縁材料をコーティングすることにより、更なる薄型化が可能である（例えば絶縁材料６の厚み１μｍも可能）。
【００８４】
絶縁材料６としては、シート状の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、セラミックスなどが使用できるが、シール性を高める上で、樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましく、特にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミドが好ましい。絶縁材料６は、金属板４，５の周縁に直接あるいは粘着剤を介して貼着したり、塗布したりして、予め金属板４，５に一体化しておくことも可能である。
【００８５】
カシメ構造としては、シール性や製造の容易性、厚み等の観点から図４に示すものが好ましい。つまり、一方の金属板５の外縁部５ａを他方の外縁部４ａより大きくしておき、絶縁材料６を介在させつつ、一方の金属板５の外縁部５ａを他方の金属板４の外縁部４ａを挟圧するように折り返したカシメ構造が好ましい。このカシメ構造では、プレス加工等によって、金属板４の外縁部４ａに段差を設けておくのが好ましい。このようなカシメ構造自体は金属加工として公知であり、公知のカシメ装置によって、それを形成することができる。
【００８６】
本発明では、以上のような単位セルを１個又は複数個使用して、燃料電池ＦＣを構成することができる。この燃料電池ＦＣでは、電気的には、各々の単位セルは直列に接続されるのが通常であるが、電流値を優先させて並列に接続してもよい。
【００８７】
単位セルを使用する際、金属板５の水素ガスの注入口５ｃ及び排出口５ｄには、直接、水素ガス供給用のチューブを接合することも可能であるが、燃料電池の薄型化を行う上で、図４に示すように、厚みが小さく、金属板５の表面に平行なパイプ５ｆを有するチューブジョイント５ｅを設けるのが好ましい。
【００８８】
一方、本発明の発電方法は、以上のような発電装置を用いて好適に実施することができる。即ち、本発明の発電方法は、水素化金属を含有する水素発生剤に反応液を供給して水素を発生させ、発生した水素を燃料電池に供給して発電を行う発電方法において、前記燃料電池に供給する水素中のアンモニアを、前記水素発生剤に混合した粒状のアンモニア除去剤で除去するアンモニア除去工程、あるいは、前記燃料電池に供給する水素中のアンモニアを、前記水素発生剤の近傍に配置したアンモニア除去剤で除去するアンモニア除去工程を含むことを特徴とする。
【００８９】
水素発生の際の反応には、特に加熱を行う必要がなく、室温（２５℃）下で行うことができる。但し、保温を行うことによって、反応熱による昇温が生じて、反応速度が向上する。
【００９０】
水素発生剤に水等の反応液を供給する際、一度に全量を供給してもよいが、水素ガスの発生を安定した発生量で行う場合、水素発生剤１ｇ当たり、０．５〜５．０ｍｌ／ｈの供給速度で水の供給を行うのが好ましい。
【００９１】
水素が燃料電池の水素ガス流路部に供給されると、アノード側電極でプロトンと電子が生成し、プロトンが固体高分子電解質を伝導して、カソード側電極で電子を受取ることで、起電力が生じて発電が行われる。
【００９２】
本発明の発電装置は、クリーンかつ高効率という特徴から、種々の用途、例えば携帯電子機器類の電源、電気自動車用電源、家庭用分散型電源として有効である。
【実施例】
【００９３】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００９４】
実験例１（不純物の特定実験）
市販の水素化マグネシウム粒子（純度９８％、和光純薬工業（株）、平均粒子径約１２０μｍ）を原料とし、ジルコニアボール（直径５ｍｍ、原料の１０倍使用）、及び遊星ポットミル（伊藤製作所製ＬＰ−４）を用いて、３０分間処理を行った。
【００９５】
得られた試料を１．２ｇ用いて、室温で保温あり（ビーカの周囲を発泡スチロールで保温）の条件下で、マイクロシリンジポンプにより、水を３ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。この水素中に含まれる不純物を濃縮型ＧＣ−ＭＳ分析装置とガステックのアンモニア検知管とで分析した結果、微量のアンモニアが含まれていた。また、同時に１−プロピン、ペンタン、ヘキサンなどの炭化水素も発生していた。イオンクロマトグラフィによる分析では、アンモニウムイオンも検出された。また、最終的に、次の分析方法で微量のアンモニアが含まれていることを確認した。
【００９６】
即ち、分析に用いる試料として、燃料電池から発生したガス（水素ガス）  ２検体と、Ａ：発生セルからの水素ガス［異臭有り、ｎ＝１（２／２採取）、ｎ＝２（２／１６採取）］と、Ｂ：水素ボンベからの水素ガス［異臭なし、ｎ＝１（２／２採取）、ｎ＝２（２／１６採取）］とを使用した。試料の調製および測定方法は、テドラーバックに採取したガス１Ｌを吸着剤（Ｃａｒｂｏｔｒａｐ２１７）に通してガス中の成分を捕集し、その後、その吸着剤をＧＣ／ＭＳに直結した加熱脱着装置（ＴＤＳ）で加熱して捕集成分を脱着した。加熱脱着中は注入口部分（ＣＩＳ）を液体窒素で−１５０℃に冷却し、発生成分をコールドトラップした後、注入口を急速加熱して発生成分をカラムに導入して分析を行った。また、試料採取、捕集を含む測定の再現性を確認するために、試料をｎ＝２で測定し、各々ｎ＝１，２と記載した。なお、ガスを通していない吸着剤（空試験）と、テドラーバックに採取した実験室の空気（２／１６採取）を、ブランクとして試料と同様に測定した。
【００９７】
分析装置としては、加熱捕集装置：ＪＡＩ，ＨＭ−０４、加熱脱着装置：Ａｇｉｌｅｎｔ，ＴＤＳ／ＣＩＳ、ＧＣ／ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ，ＨＰ６８９０ｐｌｕｓ／ＨＰ５９７３を用いた。測定条件としては、捕集条件として、吸着剤：Ｃａｒｂｏｔｒａｐ２１７、試料量：１Ｌ、加熱脱着条件として、ＴＤＳ条件：２０℃（１ｍｉｎ）、６０℃／ｍｉｎ、３００℃（５ｍｉｎ）、ＣＩＳ条件：−１５０℃（２．５ｍｉｎ）、１２℃／ｓｅｃ、３００℃（１０ｍｉｎ）とした。
【００９８】
ＧＣ／ＭＳ条件としては、カラム：Ｕｌｔｒａ−１（０．２０ｍｍφ×２５ｍ，ｄｆ＝０．３３μｍ）、カラム温度：４０℃（５ｍｉｎ）、５℃／ｍｉｎ、１００℃、１０℃／ｍｉｎ、３００℃（１０ｍｉｎ）、カラム圧力：定流量モード（１３５ｋＰａ）、カラム流量：１  ｍＬ／ｍｉｎ（Ｈｅ）、注入方法：ＣＩＳ，Ｓｐｌｉｔ（２０：１）、検出器：ＭＳ、イオン源温度：２３０℃、イオン化方法：ＥＩ（７０ｅＶ）、スキャン範囲：ｍ／ｚ１０〜５００、ゲイン：１５２９Ｖを採用した。
【００９９】
一方、発生した水素ガスを純水中にバブリングさせると、ｐHが高くなることがわかり、水溶性でアルカリ物質であることが分かっていた。そこで、水素中に含まれる不純物のうち、劣化の原因物質がアンモニアであると仮定し、水素ガスをアンモニア水溶液にバブリングして、微量のアンモニアを含む水素ガスを生成させ、燃料電池の単セル（後述の参考例１で使用するものと同じ）に供給して、出力特性（出力電圧）の劣化が生じるか否かを確認した。アンモニア水溶液の濃度は、０．０１ｍＭ〜５０ｍＭと変化させた。
【０１００】
その結果、図５に示すように、アンモニア水溶液の濃度が５０ｍＭの時に、急激に燃料電池の単セルの出力特性が劣化した。これらの結果から、劣化の原因物質がアンモニアであることが判明した。
【０１０１】
参考例１
耐食性を有するＳＵＳ（３６ｍｍ×１５ｍｍ×０．２ｍｍ厚）に溝（幅１．０ｍｍ、深さ０．２ｍｍ、間隔１．６ｍｍ）をプレス加工により設けた。得られた金属板には、全面に金メッキ（メッキ厚０．０３μｍ）を施した。そして絶縁シート（３６ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍ幅、厚み７０μｍ）を金属板の外周部に張り合わせた。また、これより若干サイズが大きく、溝の代わりに２ｍｍφの開口を２２個設けたＳＵＳ板を作製し、外周部に絶縁シート（３８ｍｍ×１７ｍｍ×４ｍｍ幅、厚み７０μｍ）を張り合わせた。
【０１０２】
また、薄膜電極組立体（３８ｍｍ×１７ｍｍ）は、下記のようにして作製した。白金触媒は、米国エレクトロケム社製２０％白金担持カーボン触媒（ＥＣ−２０−ＰＴＣ）を用いた。この白金触媒と、カーボンブラック（アクゾ社ケッチェンブラックＥＣ）、ポリフッ化ビニリデン（カイナー）を、それぞれ７５重量％、１５重量％、１０重量％の割合で混合し、ジメチルホルムアミドを、２．５重量％のポリフッ化ビニリデン溶液となるような割合で、上記白金触媒、カーボンブラック、ポリフッ化ビニリデンの混合物中に加え、乳鉢中で溶解・混合して、触媒ペーストを作製した。カーボンペーパー（東レ製ＴＧＰ−Ｈ−９０、厚み３７０μｍ）を３４ｍｍ×１３ｍｍに切断し、この上に、上記のようにして作製した触媒ペースト約１０ｍｇをスパチュラにて塗布し、８０℃の熱風循環式乾燥機中で乾燥した。このようにして２ｍｇの触媒組成物が担持されたカーボンペーパーを作製した。白金担持量は、０．６ｍｇ／ｃｍ2 である。
【０１０３】
上記のようにして作製した白金触媒担持カーボンペーパーと、固体高分子電解質（陽イオン交換膜）としてナフィオンフィルム（デュポン社製ナフィオン１１２）（３８ｍｍ×１７ｍｍ、厚み５０μｍ）を用い、その両面に、金型を用いて、１３５℃、２ＭＰａの条件にて２分間ホットプレスした。こうして得られた薄膜電極組立体を上記のＳＵＳ板２枚の中央で挟み込み、図４に示すようにカシメ合わせることで、外寸３６ｍｍ×１５ｍｍ×１．４ｍｍ厚の燃料電池を得た。
【０１０４】
この燃料電池を用い、実験例１と同じ条件で水素を発生させて、モレキュラーシーブ（ゼオラムＡ−４（東ソー（株）製））０．５ｇを充填した吸着剤を介して水素を供給することで、電池特性を評価した。燃料電池特性は、東陽テクニカ製燃料電池評価システムを用い、室温下、アノード側に水素ガスを流し、カソード側は大気開放とし、電流７６０ｍＡの一定運転で測定した。その際の出力電圧の経時変化を図２に示す。この結果から、略同一の出力電圧値を長期間にわたって維持できることが判った。
【０１０５】
参考例２
参考例１において、モレキュラーシーブの代わりに活性炭（４Ｔ−Ｂ（クラレケミカル（株）製））０．５ｇを充填した吸着剤を用いたこと以外は、全て参考例１と同じ条件で水素を供給することで、電池特性を評価した。その際の出力電圧の経時変化を図２に示す。この結果から、略同一の出力電圧値を長期間にわたって維持できることが判った。
【０１０６】
参考比較例１
参考例１において、吸着剤を用いないこと以外は、全て参考例１と同じ条件で水素を供給することで、電池特性を評価した。その際の出力電圧の経時変化を図２に示す。この結果から、出力電圧値が時間と共に大幅に低下することが判った。
【０１０７】
実施例１
図１に示す水素発生手段を用いて水素を発生させ、アンモニア除去剤による除去効果について、排出口に接続したアンモニア検知管が変色するまでの時間により調べた。即ち、水素発生手段の反応容器（容積３ｍＬ）内部に、市販の水素化カルシウム粒子（平均粒子径約２ｍｍ以下）からなる水素発生剤１．５ｇに粒状のアンモニア除去剤（硫酸第１鉄／乾燥ＷＢ剤（アニコジャパン（株）製）＝１／１（重量比）、平均粒子径約１ｍｍ以下）０．１ｇを混合して配置した。
【０１０８】
上記の混合物を厚み約０．５ｍｍの綿材挟み込んで反応容器内に入れ、５分以内の作業で反応容器を組み立てた後、室温下でマイクロシリンジポンプにより、水を１．３ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。その結果、約２時間後にアンモニア検知管の変色が始まり、０．１ｇのアンモニア除去剤で十分な除去性能が得られた。
【０１０９】
実施例２
図６（ｂ）に示す水素発生手段を用いて水素を発生させ、アンモニア除去剤による除去効果について、排出口に接続したアンモニア検知管が変色するまでの時間により調べた。即ち、水素発生手段の反応容器（容積３ｍＬ）内の底部に、実施例１と同じ粒状のアンモニア除去剤０．１ｇを、厚み約０．５ｍｍの綿材で挟み込んで配置し、その上部に実施例１と同じ水素発生剤１．１ｇと、厚み約０．５ｍｍの綿材とを配置した。
【０１１０】
上記の反応容器を５分以内の作業で組み立てた後、室温下でマイクロシリンジポンプにより、水を１．２ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。その結果、１．５時間たってもアンモニア検知管の変色が始まらず、０．１ｇのアンモニア除去剤で十分な除去性能が得られた。
【０１１１】
実施例３
図６（ｂ）に示す水素発生手段を用いて水素を発生させ、アンモニア除去剤による除去効果について、排出口に接続したアンモニア検知管が変色するまでの時間により調べた。即ち、水素発生手段の反応容器（容積３ｍＬ）内の底部に、実施例１と同じ粒状のアンモニア除去剤０．１ｇを、厚み約０．５ｍｍの綿材で挟み込んで配置し、その上部に実施例１と同じ水素発生剤１．１ｇと、厚み約０．５ｍｍの綿材とを配置した。
【０１１２】
上記の反応容器を５分以内の作業で組み立てた後、室温下でマイクロシリンジポンプにより、水を１．２ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。その結果、１．５時間たってもアンモニア検知管の変色が始まらず、０．１ｇのアンモニア除去剤で十分な除去性能が得られた。
【０１１３】
実施例４
図６（ｂ）に示す水素発生手段を用いて水素を発生させ、アンモニア除去剤による除去効果について、排出口に接続したアンモニア検知管が変色するまでの時間により調べた。即ち、水素発生手段の反応容器（容積３ｍＬ）内の底部に、シート状のアンモニア除去剤（安積濾紙社製のアンモニア除去フィルタ（繊維状セルロース３０重量部、活性炭７０重量部、リン酸塩１０重量部、高密度品、厚み約１ｍｍ）０．３３ｇ（１枚分）を、厚み約０．５ｍｍの綿材で挟み込んで配置し、その上部に実施例１と同じ水素発生剤１．１ｇと、厚み約０．５ｍｍの綿材とを配置した。
【０１１４】
上記の反応容器を５分以内の作業で組み立てた後、室温下でマイクロシリンジポンプにより、水を１．１ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。その結果、２時間たってもアンモニア検知管の変色が始まらず、０．３３ｇのアンモニア除去剤で十分な除去性能が得られた。
【０１１５】
実施例５
図６（ｂ）に示す水素発生手段を用いて水素を発生させ、アンモニア除去剤による除去効果について、排出口に接続したアンモニア検知管が変色するまでの時間により調べた。即ち、水素発生手段の反応容器（容積３ｍＬ）内の底部に、シート状のアンモニア除去剤（安積濾紙社製の繊維状活性炭、厚み約２ｍｍ）０．１ｇ（１枚分）を、厚み約０．５ｍｍの綿材で挟み込んで配置し、その上部に実施例１と同じ水素発生剤１．１ｇと、厚み約０．５ｍｍの綿材とを配置した。
【０１１６】
上記の反応容器を５分以内の作業で組み立てた後、室温下でマイクロシリンジポンプにより、水を１．１ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。その結果、２時間たってもアンモニア検知管の変色が始まらず、０．１ｇのアンモニア除去剤で十分な除去性能が得られた。
【０１１７】
実施例６
図６（ｂ）に示す水素発生手段を用いて水素を発生させ、アンモニア除去剤による除去効果について、排出口に接続したアンモニア検知管が変色するまでの時間により調べた。即ち、水素発生手段の反応容器（容積３ｍＬ）内の底部に、シート状のアンモニア除去剤（安積濾紙社製の繊維状活性炭、厚み約２ｍｍ）０．１ｇ（１枚分）を、厚み約０．５ｍｍの綿材で挟み込んで配置し、その上部に実施例１と同じ水素発生剤１．５ｇと、厚み約０．５ｍｍの綿材とを配置した。
【０１１８】
上記の反応容器を５分以内の作業で組み立てた後、室温下でマイクロシリンジポンプにより、水を１．３ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。その結果、約２時間後にアンモニア検知管の変色が始まり、０．１ｇのアンモニア除去剤で十分な除去性能が得られた。
【０１１９】
実施例７
図６（ｂ）に示す水素発生手段を用いて水素を発生させ、アンモニア除去剤による除去効果について、排出口に接続したアンモニア検知管が変色するまでの時間により調べた。即ち、水素発生手段の反応容器（容積３ｍＬ）内の底部に、綿状のアンモニア除去剤（安積濾紙社製の繊維状活性炭）０．１ｇを、厚み約０．５ｍｍの綿材で挟み込んで配置し、その上部に実施例１と同じ水素発生剤１．５ｇと、厚み約０．５ｍｍの綿材とを配置した。
【０１２０】
上記の反応容器を５分以内の作業で組み立てた後、室温下でマイクロシリンジポンプにより、水を１．３ｍｌ／ｈの速度で供給しながら、水素を発生させた。その結果、約２時間後にアンモニア検知管の変色が始まり、０．１ｇのアンモニア除去剤で十分な除去性能が得られた。
【０１２１】
比較例１
実施例３において、アンモニア除去剤を全く使用しないこと以外は実施例３と同じ条件で、反応容器を組み立てた後、水を供給して水素を発生させた。その結果、７分後にアンモニア検知管の変色が始まった。
【０１２２】
比較例２
実施例３において、アンモニア除去剤を反応容器内に配置せずに、反応容器の底部に連結した水素ガス流路に同量（０．１ｇ）のアンモニア除去剤を配置したこと以外は実施例３と同じ条件で、反応容器を組み立てた後、水を供給して水素を発生させた。その結果、１３分後にアンモニア検知管の変色が始まり、０．１ｇのアンモニア除去剤では十分な除去性能が得られなかった。
【０１２３】
比較例３
実施例３において、アンモニア除去剤を反応容器内に配置せずに、反応容器の底部に連結した水素ガス流路に同量（１．６ｇ）のアンモニア除去剤を配置したこと以外は実施例３と同じ条件で、反応容器を組み立てた後、水を供給して水素を発生させた。その結果、２時間たってもアンモニア検知管の変色が始まらなかった。
【０１２４】
また、水素ガス流路に配置するアンモニア除去剤の量を変えた実験を行ったところ、０．５ｇ以上のアンモニア除去剤を配置しないと、十分な除去性能が得られないことが分かった。
【０１２５】
試験例１
上記の実施例のうち、実施例４、実施例５、および実施例２の系を用いて水素ガスを発生させ、これを参考例１と同じ発電セルに供給することで、発電を行った。燃料電池特性は、東陽テクニカ製燃料電池評価システムを用い、室温下、アノード側に水素ガスを流し、カソード側は大気開放とし、電流７６０ｍＡの一定運転で測定した。その際の出力電圧の経時変化を図７に示す。その結果、図７に示すように、５時間たっても一定の電圧を維持することができた。これに対して、比較例１および比較例２の系を用いて水素ガスを発生させ、これを参考例１と同じ発電セルに供給した場合、それぞれ発電開始から６０分後と１２０分後に、電圧の顕著な低下が見られた。
【０１２６】
試験例２
上記の実施例のうち、実施例１、および実施例４の系を用いて水素ガスを発生させ、各々の系を複数準備することで、これを連続的に切り替えて順次連続的に使用することで、約２５０時間水素ガスを発生させ、これを参考例１と同じ発電セルに供給することで、発電を行った。燃料電池特性は、東陽テクニカ製燃料電池評価システムを用い、室温下、アノード側に水素ガスを流し、カソード側は大気開放とし、電流７６０ｍＡの一定運転で測定した。その際の出力電圧の経時変化を図８に示す。その結果、図８に示すように、２５０時間たっても一定の電圧を維持することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の発電装置の一例を示す概略構成図
【図２】参考例等における出力特性（出力電圧）の経時変化を示すグラフ
【図３】本発明の発電装置に用いる単位セルの一例を示す組み立て斜視図
【図４】本発明の発電装置に用いる単位セルの一例を示す縦断面図
【図５】実験例１における出力特性（出力電圧）の経時変化を示すグラフ
【図６】本発明の発電装置に使用する水素発生手段の他の例を示す概略構成図
【図７】試験例１における出力特性（出力電圧）の経時変化を示すグラフ
【図８】試験例２における出力特性（出力電圧）の経時変化を示すグラフ
【符号の説明】
【０１２８】
１            固体高分子電解質
２            カソード側電極板
３            アノード側電極板
４            カソード側金属板
５            アノード側金属板
１０            水素発生手段
１１            水素発生剤
１２            反応容器
１２ａ          開口
１４            反応液（水等）
２０            アンモニア除去剤
ＦＣ            燃料電池
【図１】
0005245048.tif 000004
【図２】
0005245048.tif 000005
【図３】
0005245048.tif 000006
【図４】
0005245048.tif 000007
【図５】
0005245048.tif 000008
【図６】
0005245048.tif 000009
【図７】
0005245048.tif 000010
【図８】
0005245048.tif 000011